Wer bei der Erzeugung von Wärme und Strom Ressourcen schonen, die Umwelt schützen und gleichzeitig auch noch Kosten sparen möchte, kann genau das mit einem Blockheizkraftwerk tun. Kein Wunder also, dass die Zahl der BHKW zunehmend wächst. Doch damit eine Anlage tatsächlich alle gewünschten Anforderungen erfüllt, ist die richtige Planung und Auslegung für ein BHKW entscheidend. Beide beginnen schon lange vor dem Bau und der Inbetriebnahme. Man sollte sich nicht in der Komplexität des Thema zu verirren und nicht von den Gesetzen abschrecken lassen, die die Förderung eines BHKWs bestimmen. Aus diesem Grund ist ein kompetenter Partner für Planung und Bau der Anlage entscheidend.

Warum das so ist und welche Rolle die richtige Planung und Auslegung für Ihr BHKW und dessen langfristig reibungslosen Betrieb spielen, erfahren Sie in diesem Beitrag.

Die Grundlagen des Blockheizkraftwerks – so funktioniert ein BHKW

Für die Auslegung eines BHKW stehen generell mehrere Brennstoffe zur Verfügung. Denn Blockheizkraftwerke nutzen überwiegend gasförmige Brennstoffe wie zum Beispiel Erdgas, Biogas oder Klärgas, die einen Hubkolbenmotor antreiben. Durch die Verbrennung eines Treibgases werden diese Kolben in Bewegung gesetzt. Die Kurbelwelle wandelt die translatorische Bewegung in eine Drehbewegung um. Diese wiederum wird im Generator in elektrische Energie transformiert. Während der gesamten Umwandlung von chemischer über mechanische hin zur elektrischen Energie wird gleichzeitig Wärmeenergie freigesetzt. Diese wird über Kühlungen des Gemisches, des Motors und des Schmieröls abgeleitet.

Ein Großteil der Wärmeenergie steckt zudem im heißen Abgas des Motors. Bei der Energieerzeugung mit einem Brennstoffnutzungsgrad von 90 % werden rund 40 % elektrische und 50 % thermische Energie erzeugt. Gerade für große Betriebe, wie zum Beispiel Industrieunternehmen oder in der Gartenbau- und Landwirtschaft, die einen hohen Bedarf an Energie und Wärme haben, bildet ein Blockheizkraftwerk damit eine tolle Alternative zur konventionellen Energieerzeugung. Ein wichtiger Aspekt, wenn es darum geht, die richtige Auslegung für Ihr BHKW zu finden.

Stromgeführt oder wärmegeführt – das sind die wichtigsten Betriebsarten für ein BHKW

Für die richtige Auslegung Ihres BHKW sollten Sie vorab zwischen zwei verfügbaren Betriebsarten unterscheiden: dem wärmegeführtem und dem stromgeführtem Betrieb:

1. Stromgeführtes BHKW: Der sogenannte „stromgeführte Betrieb“ eines Blockheizkraftwerks bildet das Gegenstück zur wärmegeführten Variante. Vor allem für Industriebetriebe, die ein vom Netz der öffentlichen Versorgung losgelöstes Stromnetz betreiben, ist die stromgeführte Auslegung für ein BHKW interessant. Hier werden unter bestimmten Rahmenbedingungen einige Kosten gespart, die beim Strombezug im Preis enthalten sind. Das wären beispielsweise Netznutzungsentgelte, Stromsteuer und EEG-Umlage. Aber auch die Einspeisung in das Netz der öffentlichen Versorgung kann durch den KWK-Zuschlag interessant sein. Daneben kann eine am Strommarkt orientierte Fahrweise über die Direktvermarktung zusätzliche Erlöse bringen.

2. Wärmegeführtes BHKW: Ein wärmegeführtes BHKW läuft als Wärmeerzeuger. Hierbei erfolgt die Anwendung je nach Leistungsklasse von der Versorgung einzelner Gebäude bis hin zu Nah- und Fernwärmenetzen sowie der Versorgung ganzer Industrien. Der neben der Wärmeerzeugung erzeugte Strom wird dabei meist in das Netz der öffentlichen Versorgung eingespeist. Die wärmegeführte Auslegung für ein BHKW deckt zudem immer eine gewisse benötigte Wärmelast ab. Konservative Konzepte sind dabei lediglich auf die Grundlast ausgelegt. Im Gegensatz dazu bieten aufwendigere Konzepte zum Beispiel Pufferspeicher oder modulare Anlagen. Die können unter anderem die Erzeugung und den Verbrauch zeitlich entkoppeln und somit die Laufzeiten einer Anlage erhöhen.

Welche Auslegung für ein BHKW passt zu welchen Anforderungen?

Dass die Auslegung für ein BHKW ganz unterschiedlich sein kann, hat einen einfachen Grund: Nicht jedes BHKW ist für jeden Zweck geeignet. Eine allgemeine Faustformel, die den Bau und den Einsatz eines BHKW ganz einfach festlegt, gibt es nicht. Denn jedes Projekt benötigt eine eigene, maßgeschneiderte Betrachtung. Zwar kann jedes Nah- bzw. Fernwärmenetz ein BHKW vertragen, jedoch sollte dieses immer ganz individuell auf die Anforderungen des zukünftigen Betreibers abgestimmt sein. Die Voraussetzungen und Rahmenbedingungen sind in jedem Fall individuell zu prüfen. Und man sollte während der Planungsphase bereits die notwendige BHKW-Wartung im Hinterkopf behalten.

Eine konkrete Hilfestellung, um die passende Auslegung für Ihr BHKW zu finden, bietet die Richtlinie VDI 3985. Diese beinhaltet nicht nur wichtige Fakten über die Grundsätze für die Planung, die Konzeptvorstellung, die Variantenrechnung für ein BHKW. Auch die Wahl der jeweiligen Konzeptvariante wird berücksichtigt. Welches dabei die wichtigsten Grundsätze der Planung sind, zeigt die folgende Übersicht:

  • Voruntersuchung: Ist ein gleichzeitiger Strom- und Wärmebedarf vorhanden?
  • Lokalisierung sämtlicher vorhandener potenzieller Verbraucher
  • Analyse der bestehenden Energieversorgungsstruktur
  • Energierechtliche, genehmigungsrechtliche und energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen beachten (z.B. KWKG, EEG, Genehmigungen u.a. BImSchG, Netzanschlussbedingungen)
  • Bestandsaufnahme und Energiebedarfsanalyse z.B. aus Liefer- und Bezugsverträgen

Aus diesen Punkten lassen sich dann zum Bespiel die Ganglinien für Wärme und Strom ableiten. Die Ermittlung von Art und Menge der bereitzustellenden Energien, wie Strom, Wärme und Kälte, gibt Aufschluss über den möglichen (technischen) Einsatz eines BHKWs. Sie unterstützt außerdem dabei, die richtige Auslegung für Ihr BHKW zu finden.

Konzepterstellung und Variantenrechnung – Grundlagen der BHKW Auslegung

Aus den oben genannten Grundsätzen zur Planung der Auslegung für ein BHKW ergibt sich eine BHKW-Modulvorauswahl nach Art, Größe und Anzahl. Das ist die notwendige Basis zur Konzepterstellung Ihres BHKWs. Zudem sollten die Auswahl der angestrebten Betriebsweise sowie die Energiebilanzen des BHKWs für die ebenfalls notwenige Variantenrechnung festgelegt werden. Die Grundlage für diese sind einerseits die genaue Erfassung der Kosten und Erlöse, andererseits aber auch vermiedene Kosten wie zum Beispiel im Strombezug. Also unter anderem Investition, Betriebskosten und Erlöse.

Wenn es darum geht, die passende Auslegung für ein BHKW zu finden, sollten Sie zudem eine Wirtschaftlichkeitsberechnung durchführen. Denn die Wirtschaftlichkeit stellt ein wesentliches Auswahlkriterium für ein BHKW dar. Hierbei bietet sich die Nutzung von Methoden wie der Annuitätsmethode, der Kapitalwertmethode oder der internen Zinsfußmethode an. Auch an dieser Stelle kann die VDI 2067 in Bezug auf die Annuitätsmethode als Hilfestellung dienen. Zudem sollten die Versorgungssicherheit und die Emissionen als Auswahlkriterien mit in die Entscheidung für oder gegen eine bestimmte Auslegung einbezogen werden.

Erstmalig bewerten lassen sich die zur Auswahl stehenden Konzepte am besten nach der Betrachtung der Planungsgrundsätze, der Konzepterstellung und der Variantenrechnung. Daraus ergibt sich dann die Auswahl eines Konzepts, das anschließend technisch und im Hinblick auf die hydraulische und elektrische Einbindung tiefergehend betrachtet werden kann.

BHKW – ja oder nein? Das sind die wichtigsten Vor- und Nachteile

Generell gibt es drei entscheidende Pluspunkte, mit denen jedes BHKW überzeugen kann: Umweltfreundlichkeit, ein minimierter CO2-Ausstoß und ein reduzierter Einsatz von Primärenergie. Gerade letztere ist von großem Vorteil, schont sie doch Ressourcen und reduziert laufende Energiekosten. Vor allem in Verbindung mit dem Konzept der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bringen BHKW zudem auch etliche wirtschaftliche Vorteile mit sich. Denn durch die Einsparungs- und Fördermöglichkeiten ist ein BHKW eine vernünftige Investition mit einem angemessenen ROI. Insbesondere für große Unternehmen ist das interessant, kann die richtig gewählte Auslegung für ein BHKW auf diese Weise doch dafür sorgen, dass sich die Anschaffungskosten der Anlagen sehr schnell amortisieren.

Apropos Anschaffungskosten – die sind einer der Nachteile, den BHKW trotz aller Vorteile mit sich bringen. Denn diese liegen deutlich höher als bei anderen Heizsystemen. Im Vergleich zu einem Heizkessel ist ein BHKW zudem wartungsaufwendiger, da die Technik komplexer ist. Doch wer den passenden Servicepartner an der Hand hat, ist auf der sicheren Seite. Der kann Sie in Sachen Wartung und Instandhaltung zuverlässig und zu angemessenen Konditionen unterstützen.

Wo BHKW ist, da ist auch KWK

Erzeugt ein Blockheizkraftwerk sowohl Wärme als auch Strom zugleich, handelt es sich um das Prinzip der sogenannten Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Vor allem dezentrale BHKW haben an dieser Stelle große Vorteile. Denn durch ihre Vielzahl von Anlagen, die dezentral im Versorgungsgebiet verteilt sind, wird die Energie immer genau dort erzeugt, wo sie benötigt wird. Zudem können BHKW-Anlagen in Kombination mit KWK flexibel auf Volatilitäten reagieren. Sie sind also nicht nur effizient, sondern auch netz- und systemdienlich – ein abschließender Aspekt, der für die Auslegung Ihres BHKW eine Rolle spielt!

Sie möchten mehr über die Planung und Auslegung für Ihr BHKW wissen? Dann stehen Ihnen unsere Experten der EPS BHKW GmbH jederzeit gerne zur Verfügung.